unity shader 入门 全透明与半透明效果实现

片元函数的fixed4类型的返回值的第4位即为阿尔法值，0代表完全不显示(透明)，1代表完全显示。中间的数值代表半透明。但只修改这个值是不能直接修改透明度的，因为还要对队列等进行修改。

本文介绍透明度测试与透明度混合，前者只能制作全透明效果，后者可制作半透明效果。

透明度测试/全透明效果：

如果要将纹理贴图的一部分显示为不透明，另一部分显示为完全透明，可以使用这个方法。方法很简单，在片元函数中加入如下内容：

if((texColor.a - _Cutoff)<0)//条件根据需要改
{
    discard;//剪除、不显示该片元
}

这里的_Cutoff是设置的一个可以修改的系数，texColor.a为纹理贴图的阿尔法通道。当满足条件(texColor.a- _Cutoff)<0)时剪除该片元，也就是完全透明。具体条件可根据需要改。

同时建议使用标签Tags { "Queue"="AlphaTest" "IgnoreProjector"="True" }，含义分别为选择渲染队列为AlphaTest(在渲染不透明物体之后、透明物体之前渲染该物体)；不产生阴影；

一个透明度测试/全透明效果的完整例子：

Shader "Test"
{
     Properties
	{
		_MainTex("MainTex", 2D) = "white" {}//纹理贴图
		_Diffuse("Diffuse", Color) = (1,1,1,1)//漫反射颜色
		_Cutoff("Alpha Cutoff", Range(0,1)) = 0.5//设置的控制透明部分的系数
	}

	SubShader
	{
		Tags { 
			"Queue"="AlphaTest" //在不透明物体之后、透明物体之前渲染该物体；
			"IgnoreProjector"="True" //不产生阴影；
			}
		LOD 100

		Pass
		{
			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			#include "UnityCG.cginc"
			#include "Lighting.cginc"

			sampler2D _MainTex;
			float4 _MainTex_ST;
			fixed4 _Diffuse;
			float _Cutoff;

			struct v2f
			{
				float4 vertex : SV_POSITION;
				fixed3 worldNormal: TEXCOORD0;//世界空间法线
				float3 worldPos: TEXCOORD1;//世界空间顶点坐标
				float2 uv : TEXCOORD2;//uv坐标
			};

			v2f vert (appdata_base v)//appdata_base是自带的一个结构体，含有vertex、normal等的定义，这样就不用自己再定义一个类似的结构体了。
			{
				v2f o;
				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				fixed3 worldNormal = UnityObjectToWorldNormal( v.normal);
				o.worldNormal = worldNormal;
				o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);
				o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
				return o;
			}
			
			fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
			{
				fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;//环境光
				fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);//读取纹理贴图颜色值

				if((texColor.a - _Cutoff)<0)//满足条件时不显示该片元，这里的条件为纹理贴图的α通道的值小于_Cutoff
				{
					discard;//剪除、不显示该片元
				}

				//漫反射
				fixed3 worldLightDir = UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos);
				fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * texColor.rgb * _Diffuse.rgb * (dot(worldLightDir,i.worldNormal)*0.5+0.5);

				fixed3 color = ambient + diffuse;
				return fixed4(color,1);
			}
			ENDCG
		}
	}
	FallBack "VertexLit"//虽然之前的标签了设置了不产生阴影，但FallBack的方案也会产生阴影
}

使用一张渐变的一半透明的纹理贴图，调整_Cutoff可以调整透明的面积。

制作草时可以使用透明度测试让贴图除草之外的部分全透明。但使用这个方法只能得到全透明的效果，而不能产生半透明的效果。

 透明度混合/半透明效果：

先讲几个概念：深度测试、深度写入、深度缓存、颜色缓存。

在渲染时都要进行深度测试，当渲染不透明物体时，将深度与深度缓存中的值比较，发现新片元更靠近摄像机时，就将新深度写入深度缓存，并更新颜色缓存。这样最后渲染出的颜色就是最接近摄像机的片元的颜色，被其遮挡的则不会渲染。

渲染半透明物体，需要在不透明物体渲染结束后。渲染半透明物体依然会进行深度测试，剔除掉被不透明物体遮挡的片元。但需要关闭深度写入，不再更新深度缓存。发现是需要渲染的颜色时，不是直接替换颜色缓冲，而是以一定方式进行混合。下面是一些常见混合类型，和ps中的图层叠加比较相似：

常见混合操作类型:

//正常（Normal）透明度混合

Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha

//柔和相加

Blend OneMinusDstColor One

//正片叠底

Blend DstColor Zero

//两倍相乘

Blend DstColor SrcColor

//变暗

BlendOp min

Blend One One

//变亮

Blend OneMinusDstColor One

Blend One OneMinusSrcColor

//线性减淡

Blend One One

通常，半透明shader都有如下3个标签：
        Tags { 
            "Queue"="Transparent" //选择渲染队列为Transparent，这样会在渲染不透明物体之后再渲染该物体
            "IgnoreProjector"="True" //不受阴影投射器影响
            "RenderType"="Transparent"//将该shader归入预先设置的类Transparent，这个标标签的功能常被用于shader替换
            }

并且需要在pass中关闭深度写入和选择颜色混合方案：

            ZWrite Off //关闭深度写入
            Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha //颜色混合方案

一个完整的代码例子：

Shader "Test"
{
      Properties
	{
		_MainTex("MainTex", 2D) = "white" {}
		_Diffuse("Diffuse", Color) = (1,1,1,1)
		_AlphaScale("Alpha Scale", Range(0,1)) = 1//透明度系数，0表示完全透明
	}

	SubShader
	{
		//半透明shader通常都包含这3个标签
		Tags { 
			"Queue"="Transparent" //选择渲染队列为Transparent，这样会在渲染不透明物体之后再渲染该物体
			"IgnoreProjector"="True" //不受阴影投射器影响
			"RenderType"="Transparent"//将该shader归入预先设置的类，常被用于shader替换
			}
		LOD 100
		ZWrite Off //关闭深度写入
		Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha //开启普通混合


		Pass
		{
			Tags{"LightMode"="ForwardBase"}//光照模式
			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			#include "UnityCG.cginc"
			#include "Lighting.cginc"

			sampler2D _MainTex;
			float4 _MainTex_ST;
			fixed4 _Diffuse;
			float _AlphaScale;

			struct v2f
			{
				float4 vertex : SV_POSITION;
				fixed3 worldNormal: TEXCOORD0;
				float3 worldPos: TEXCOORD1;
				float2 uv : TEXCOORD2;
			};

			v2f vert (appdata_base v)
			{
				v2f o;
				o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				fixed3 worldNormal = UnityObjectToWorldNormal( v.normal);
				o.worldNormal = worldNormal;
				o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);
				o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
				return o;
			}
			
			fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
			{
				fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;//环境光颜色

				fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv);//纹理贴图颜色

				//漫反射
				fixed3 worldLightDir = UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos);
				fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * texColor.rgb * _Diffuse.rgb * (dot(worldLightDir,i.worldNormal)*0.5+0.5);

				fixed3 color = ambient + diffuse;
				return fixed4(color, texColor.a * _AlphaScale);//使用纹理贴图的阿尔法通道*_AlphaScale作为新阿尔法值，0为全透明
			}
			ENDCG
		}
	}
	FallBack "VertexLit"
}

半透明物体的背面信息也被剔除了，所以是不会显示的。如果需要显示背面信息，在pass中使用Cull Off关闭剔除。如果需要先渲染背面内容，再渲染正面内容，以便从前到后正确混合颜色，就将pass复制为2个，上方的pass用Cull Front只渲染背部，下方的pass用Cull Back只渲染前部。